CN107344288B - 一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配*** - Google Patents

一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，包括机器视觉采集装置，机器视觉中央处理器，输送机构、组装工位及夹具、所述机器视觉采集装置和组装工位及夹手均围绕所述轮毂输送机构；所述配件包括第一轴承、中隔套、支撑圈和第二轴承；还包括与所述机器视觉中央处理器电信号连接的配件上料***。本发明的种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，通过机器视觉实现对轮毂的型号、尺寸等信息进行采集、处理、判断，进而匹配对应尺寸的各个配件，同时可以判断轮毂装配过程中的翻转步骤取舍，能够实现对不同型号、尺寸的轮毂的全自动装配。

Description

一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***
技术领域
本发明属于将多种不同的部件装配成为组合单元的机械的领域，具体涉及一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***。
背景技术
机器视觉是在工业生产过程中代替人类视觉自动对产品外形特征做全检的技术，泛指搭载视觉影像***的检测设备，影像***主要是由相机、镜头与光源等光学仪器所建构而成的，其原理是由计算机或图像处理器以及相关设备来模拟人的视觉行为，完成得到人的视觉***所得到的信息。随着工业4.0时代的到来，机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要。
机器视觉广泛应用于生产制造检测等工业领域，用来保证产品质量，控制生产流程，感知环境等。机器视觉***是将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理***，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像***对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
现有的轮毂及轴承等配件的装配***，只能进行单一的设定好的型号、尺寸的轮毂按照固定的步骤和模式进行装配，存在的问题是只能针对设定好的尺寸和型号的轮毂及其配件进行装配，不能处理不同型号、尺寸的轮毂。同时一些轮毂需要在装配过程中对轮毂进行翻转，另一些不需要翻转，传统的装配***只能按设定好的程序进行翻转或者不翻转，不能自动识别是否需要翻转和进行翻转操作。现有技术的装配***，对于不同的轮毂装配，需要人工肉眼识别轮毂的型号、尺寸，进而选择由输送***输送相应型号、尺寸的配件，通过夹具夹持各个配件进行组装，需要每一个产品进行一次设置，操作繁杂，自动化程度低。
发明内容
针对上述问题，本发明的发明人提出了一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，通过机器视觉实现对轮毂的型号、尺寸等信息进行采集、处理、判断，进而匹配对应尺寸的各个配件，同时可以判断轮毂装配过程中的翻转步骤取舍，能够实现对不同型号、尺寸的轮毂的全自动装配。
一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，包括以下组件：
机器视觉采集装置，采集轮毂的视觉信息；
机器视觉中央处理器，根据采集的轮毂视觉信息判断并匹配对应的轮毂配件，将轮毂配件输至对应的上料***，还用于控制轮毂在装配过程中的翻转判断轮毂的型号、尺寸，然后匹配与所述轮毂配套的配件的型号、尺寸，以及判断所述轮毂是否需要在安装好第一轴承后进行翻转，；
输送机构，输送所述轮毂输送机构和配件，包括轮毂输送机构、第一轴承输送机构、中隔套输送机构、支撑圈输送机构、第二轴承输送机构；所述配件包括第一轴承、中隔套、支撑圈和第二轴承；
组装工位及夹具，包括第一轴承组装工位、轮毂翻转工位和C型压机工位及其对应的夹具；其中，所述第一轴承组装工位安装第一轴承到所述轮毂上，所述轮毂翻转工位接收中央处理器的信号，对所述轮毂进行翻转或不翻转；所述C型压机装配中隔套、支撑圈和第二轴承到完成第一轴承安装和翻转/不翻转的所述轮毂上；所述第一轴承组装工位、轮毂翻转工位和C型压机之间的轮毂输送通过所述轮毂输送机构实现；所述配件由配件输送机构输送；
还包括与所述机器视觉中央处理器电信号连接的配件上料***。
可选的，所述轮毂视觉信息包括轮毂的型号、尺寸；所述机器视觉采集装置和组装工位及夹具均围绕所述轮毂输送机构；所述第一轴承输送机构围绕所述第一轴承组装工位，所述中隔套输送机构、支撑圈输送机构、第二轴承输送机构围绕所述C型压机工位；所述机器视觉采集装置设于位于所述第一轴承组装工位之前的轮毂输送机构上；
可选的，所述机器视觉采集装置包括机器视觉采集支架和机器视觉采集设备；所述机器视觉采集设备沿垂直于所述轮毂输送机构的方向对所述轮毂输送机构上运输的轮毂进行信息采集；所述机器视觉采集设备为相机。
可选的，所述轮毂输送机构包括轮毂输送支架、固定在所述轮毂输送支架顶端两侧的滚轮固定梁和设于所述滚轮固定梁上的链轮滚筒，各个所述链轮滚筒之间传动连接，任意一个所述链轮滚筒连接电机轴。
可选的，所述第一轴承输送机构和第二轴承输送机构各自包括轴承转盘、设于所述轴承转盘的向上垂直的轴承杆和夹具，所述夹具自下而上夹取轴承并向上安装。
可选的，所述中隔套输送机构包括底座、滚筒转轴、中隔套底板、中隔套托盘和推杆；所述滚筒转轴在所述底座上前后端各设有一个；所述中隔套底板由所述滚筒转轴提供动力而带动所述中隔套托盘往复运动以供上下料，所述推杆在所述中隔套托盘到达目标位置时向夹具侧把所述中隔套托盘中的中隔套推出，供夹具夹取。
可选的，所述支撑圈输送机构包括包括支撑圈转盘、设于所述支撑圈转盘的向上垂直的支撑圈杆和夹具。
可选的，所述第一轴承组装工位包括上部横跨轮毂输送机构的第一轴承组装支架、位于所述第一轴承组装支架上部的第一轴承组装气缸和夹具；与所述第一轴承组装气缸的轴连接的固定块向下穿过所述轮毂的空腔与轮毂接触。
可选的，所述轮毂翻转工位包括轮毂翻转底座、设于所述轮毂翻转底座一侧的竖直导轨支架、两条设于所述竖直导轨支架上的竖直导轨、设于所述竖直导轨上的竖直滑块、固定两个所述竖直滑块的连接座、设于所述连接座侧的步进电机、与所述步进电机的输出轴连接的水平导轨支架、两条设于所述水平导轨支架上的水平导轨、设于所述水平导轨上的水平滑块、两个与两个所述水平滑块连接的支撑座、两个设于所述支撑座的夹臂、连接两个所述夹臂的平轨气缸；所述步进电机和平轨气缸通过电信号连接所述机器视觉中央处理器。
可选的，所述C型压机工位包括C型压机和轮毂连续抓取***，所述轮毂连续抓取***包括轮毂连续抓取支架、设于所述轮毂连续抓取支架上可水平旋转180°的轮毂连续抓取平台、分别设于所述轮毂连续抓取平台两侧可以上下滑动且呈180°的轮毂连续抓取臂。
可选的，还包括外壳，所述外壳罩射于所述中隔套输送机构、支撑圈输送机构、第二轴承输送机构和C型压机工位上；整个自动装配***设有位置传感器；所述位置传感器电信号连接机器视觉中央处理器，所述外壳上设有分别与所述视觉中央处理器电信号连接的三色灯、显示屏和控制开关。
在本发明中，对机器视觉采集装置获取的图像的处理及相关算法为现有技术的常规算法。
本发明的有益效果：
本发明的基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，通过机器视觉实现对轮毂的型号、尺寸等信息进行采集、处理、判断，进而匹配对应尺寸的各个配件，同时可以判断轮毂装配过程中的翻转步骤取舍，能够实现对不同型号、尺寸的轮毂的全自动装配。
附图说明
图1为实施例1自动装配***的结构框图；
图2为实施例1自动装配***的后面结构示意图；
图3为实施例1自动装配***的前面结构示意图；
图4为实施例1自动装配***轮毂输送机构的侧面结构示意图；
图5为实施例1自动装配***轮毂输送机构的前面结构示意图；
图6为实施例1自动装配***轴承输送结构的结构示意图；
图7为实施例1自动装配***中隔套输送结构的结构示意图；
图8为实施例1自动装配***支撑圈输送结构的结构示意图；
图9为实施例1自动装配***第一轴承组装工位的结构示意图；
图10为实施例1自动装配***轮毂翻转工位的后面结构示意图；
图11为实施例1自动装配***C型压机工位的结构示意图；
图12为实施例2自动装配***的后面外部结构示意图；
以上附图中各图的比例尺并不统一，为了观看清楚，各图是在已有基础上进行适当的缩放。
图中，机器视觉采集装置1、机器视觉中央处理器2、轮毂输送机构31、第一轴承输送机构32、中隔套输送机构33、支撑圈输送机构34、第二轴承输送机构35、第一轴承组装工位41、轮毂翻转工位42、C型压机工位43、轮毂输送支架311、滚轮固定梁312、链轮滚筒313、轴承转盘321、轴承杆322、底座331、滚筒转轴332、中隔套底板333、中隔套托盘334和推杆335、支撑圈转盘341、支撑圈杆342、第一轴承组装支架411、第一轴承组装气缸412、轮毂翻转底座421、竖直导轨支架422、竖直导轨423、竖直滑块424、连接座425、步进电机的轴426、水平导轨支架427、水平滑块428、支撑座429、夹臂4210、平轨气缸4211、C型压机431、轮毂连续抓取支架432、轮毂连续抓取平台433、轮毂连续抓取臂434。
具体实施方式
为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例详予说明。
实施例1
一种基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，如图1、图2、图3所示，包括以下组件：
机器视觉采集装置1，采集轮毂的视觉信息；
机器视觉中央处理器2，根据采集的轮毂视觉信息判断并匹配对应的轮毂配件，将轮毂配件输至对应的上料***，还用于控制轮毂在装配过程中的翻转判断轮毂的型号、尺寸，然后匹配与所述轮毂配套的配件的型号、尺寸，以及判断所述轮毂是否需要在安装好第一轴承后进行翻转，；
输送机构，输送所述轮毂输送机构31和配件，包括轮毂输送机构31、第一轴承输送机构32、中隔套输送机构33、支撑圈输送机构34、第二轴承输送机构35；所述配件包括第一轴承、中隔套、支撑圈和第二轴承；
组装工位及夹具，包括第一轴承组装工位41、轮毂翻转工位42和C型压机工位43及其对应的夹具；其中，所述第一轴承组装工位41安装第一轴承到所述轮毂上，所述轮毂翻转工位41接收中央处理器的信号，对所述轮毂进行翻转或不翻转；所述C型压机41装配中隔套、支撑圈和第二轴承到完成第一轴承安装和翻转/不翻转的所述轮毂上；所述第一轴承组装工位、轮毂翻转工位和C型压机之间的轮毂输送通过所述轮毂输送机构31实现；所述配件由配件输送机构输送；
还包括与所述机器视觉中央处理器2电信号连接的配件上料***。
所述轮毂视觉信息包括轮毂的型号、尺寸；所述机器视觉采集装置1和组装工位及夹具均围绕所述轮毂输送机构31；所述第一轴承输送机构32围绕所述第一轴承组装工位41，所述中隔套输送机构33、支撑圈输送机构34、第二轴承输送机构35围绕所述C型压机工位43；所述机器视觉采集装置1设于位于所述第一轴承组装工位41之前的轮毂输送机构31上；
所述机器视觉采集装置1包括机器视觉采集支架和机器视觉采集设备；所述机器视觉采集设备沿垂直于所述轮毂输送机构31的方向对所述轮毂输送机构31上运输的轮毂进行信息采集；所述机器视觉采集设备为相机。
结合图4、图5所示，所述轮毂输送机构31包括轮毂输送支架311、固定在所述轮毂输送支架311顶端两侧的滚轮固定梁312和设于所述滚轮固定梁312上的链轮滚筒313，各个所述链轮滚筒313之间传动连接，任意一个所述链轮滚筒313连接电机轴。
结合图6所示，所述第一轴承输送机构32和第二轴承输送机构35各自包括轴承转盘321、设于所述轴承转盘321的向上垂直的轴承杆322和夹具，所述夹具自下而上夹取轴承并向上安装。
结合图7所示，所述中隔套输送机构33包括底座331、滚筒转轴332、中隔套底板333、中隔套托盘334和推杆335；所述滚筒转轴332在所述底座331上前后端各设有一个；所述中隔套底板333由所述滚筒转轴332提供动力而带动所述中隔套托盘334往复运动以供上下料，所述推杆335在所述中隔套托盘334到达目标位置时向夹具侧把所述中隔套托盘334中的中隔套推出，供夹具夹取。
结合图8所示，所述支撑圈输送机构34包括包括支撑圈转盘341、设于所述支撑圈转盘341的向上垂直的支撑圈杆342和夹具。
结合图9所示，所述第一轴承组装工位41包括上部横跨轮毂输送机构31的第一轴承组装支架411、位于所述第一轴承组装支架411上部的第一轴承组装气缸412和夹具；与所述第一轴承组装气缸412的轴连接的固定块向下穿过所述轮毂的空腔与轮毂接触。
结合图10所示，所述轮毂翻转工位42包括轮毂翻转底座421、设于所述轮毂翻转底座421一侧的竖直导轨支架422、两条设于所述竖直导轨支架422上的竖直导轨423、设于所述竖直导轨423上的竖直滑块424、与固定两个所述竖直滑块424的连接座425、设于所述连接座425侧的步进电机、与所述步进电机的轴426连接的水平导轨支架427、两条设于所述水平导轨支架427上的水平导轨、设于所述水平导轨上的水平滑块428、两个与两个所述水平滑块428连接的支撑座429、两个设于所述支撑座429的夹臂4210、连接两个所述夹臂4210的平轨气缸4211；所述步进电机和平轨气缸4211通过电信号连接所述机器视觉中央处理器2。
结合图11所示，所述C型压机工位43包括C型压机431和轮毂连续抓取***，所述轮毂连续抓取***包括轮毂连续抓取支架432、设于所述轮毂连续抓取支架432上可水平旋转180°的轮毂连续抓取平台433、分别设于所述轮毂连续抓取平台433两侧可以上下滑动且呈180°的轮毂连续抓取臂434。
本实施例的基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，可以实现对任意型号的轮毂进行机器视觉信息采集，控制加工过程和配件上料***选择相应的型号。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，如图12所示，还包括外壳，所述外壳罩射于所述中隔套输送机构33、支撑圈输送机构34、第二轴承输送机构35和C型压机工位43上；整个自动装配***设有位置传感器；所述位置传感器电信号连接机器视觉中央处理器2，所述外壳上设有分别与所述视觉中央处理器2电信号连接的三色灯、显示屏和控制开关。
本实施例的基于机械视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，视觉中央处理器2接收位置传感器的信号，可以提供报警、显示参数和紧急关停等功能。
综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (3)

1.一种基于机器视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，其特征在于，包括以下组件：
机器视觉采集装置(1)，采集轮毂的视觉信息；
机器视觉中央处理器(2)，根据采集的轮毂视觉信息判断并匹配对应的轮毂配件，将轮毂配件输至对应的上料***，还用于控制轮毂在装配过程中的翻转判断轮毂的型号、尺寸，然后匹配与所述轮毂配套的配件的型号、尺寸，以及判断所述轮毂是否需要在安装好第一轴承后进行翻转；输送机构，输送所述轮毂输送机构(31)和配件，包括轮毂输送机构(31)、第一轴承输送机构(32)、中隔套输送机构(33)、支撑圈输送机构(34)、第二轴承输送机构(35)；所述配件包括第一轴承、中隔套、支撑圈和第二轴承；
组装工位及夹具，包括第一轴承组装工位(41)、轮毂翻转工位(42)和C型压机工位(43)及其对应的夹具；其中，所述第一轴承组装工位(41)安装第一轴承到所述轮毂上，所述轮毂翻转工位(42)接收机器视觉中央处理器的信号，对所述轮毂进行翻转或不翻转；所述C型压机工位(43)装配中隔套、支撑圈和第二轴承到完成第一轴承安装和翻转/不翻转的所述轮毂上；所述第一轴承组装工位、轮毂翻转工位和C型压机工位之间的轮毂输送通过所述轮毂输送机构(31)实现；所述配件由配件输送机构输送；
还包括与所述机器视觉中央处理器(2)电信号连接的配件上料***；
所述轮毂视觉信息包括轮毂的型号、尺寸；所述机器视觉采集装置(1)和组装工位及夹具均围绕所述轮毂输送机构(31)；所述第一轴承输送机构(32)围绕所述第一轴承组装工位(41)，所述中隔套输送机构(33)、支撑圈输送机构(34)、第二轴承输送机构(35)围绕所述C型压机工位(43)；
所述机器视觉采集装置(1)设于位于所述第一轴承组装工位(41)之前的轮毂输送机构(31)上；
所述机器视觉采集装置(1)包括机器视觉采集支架和机器视觉采集设备；所述机器视觉采集设备沿垂直于所述轮毂输送机构(31)的方向对所述轮毂输送机构(31)上运输的轮毂进行信息采集；所述机器视觉采集设备为相机；
所述轮毂输送机构(31)包括轮毂输送支架(311)、固定在所述轮毂输送支架(311)顶端两侧的滚轮固定梁(312)和设于所述滚轮固定梁(312)上的链轮滚筒(313)，各个所述链轮滚筒(313)之间传动连接，任意一个所述链轮滚筒(313)连接电机轴；
所述第一轴承输送机构(32)和第二轴承输送机构(35)各自包括轴承转盘(321)、设于所述轴承转盘(321)的向上垂直的轴承杆(322)和夹具，所述夹具自下而上夹取轴承并向上安装；
所述中隔套输送机构(33)包括底座(331)、滚筒转轴(332)、中隔套底板(333)、中隔套托盘(334)和推杆(335)；所述滚筒转轴(332)在所述底座(331)上前后端各设有一个；所述中隔套底板(333)由所述滚筒转轴(332)提供动力而带动所述中隔套托盘(334)往复运动以供上下料，所述推杆(335)在所述中隔套托盘(334)到达目标位置时向夹具侧把所述中隔套托盘(334)中的中隔套推出，供夹具夹取；
所述支撑圈输送机构(34)包括支撑圈转盘(341)、设于所述支撑圈转盘(341)的向上垂直的支撑圈杆(342)和夹具；
所述第一轴承组装工位(41)包括上部横跨轮毂输送机构(31)的第一轴承组装支架(411)、位于所述第一轴承组装支架(411)上部的第一轴承组装气缸(412)和夹具；与所述第一轴承组装气缸(412)的轴连接的固定块向下穿过所述轮毂的空腔与轮毂接触；
所述轮毂翻转工位(42)包括轮毂翻转底座(421)、设于所述轮毂翻转底座(421)一侧的竖直导轨支架(422)、两条设于所述竖直导轨支架(422)上的竖直导轨(423)、设于所述竖直导轨(423)上的竖直滑块(424)、固定两个所述竖直滑块(424)的连接座(425)、设于所述连接座(425)侧的步进电机、与所述步进电机的输出轴(426)连接的水平导轨支架(427)、两条设于所述水平导轨支架(427)上的水平导轨、设于所述水平导轨上的水平滑块(428)、两个与两个所述水平滑块(428)连接的支撑座(429)、两个设于所述支撑座(429)的夹臂(4210)、连接两个所述夹臂(4210)的平轨气缸(4211)；
所述步进电机和平轨气缸(4211)通过电信号连接所述机器视觉中央处理器(2)。
2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，其特征在于，所述C型压机工位(43)包括C型压机(431)和轮毂连续抓取***，所述轮毂连续抓取***包括轮毂连续抓取支架(432)、设于所述轮毂连续抓取支架(432)上可水平旋转180°的轮毂连续抓取平台(433)、分别设于所述轮毂连续抓取平台(433)两侧可以上下滑动且呈180°的轮毂连续抓取臂(434)。
3.如权利要求1-2任一所述的一种基于机器视觉智能轮毂轴承在线柔性自动装配***，其特征在于，还包括外壳，所述外壳罩射于所述中隔套输送机构(33)、支撑圈输送机构(34)、第二轴承输送机构(35)和C型压机工位(43)上；整个自动装配***设有位置传感器；所述位置传感器电信号连接机器视觉中央处理器(2)，所述外壳上设有分别与所述机器视觉中央处理器(2)电信号连接的三色灯、显示屏和控制开关。
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